Improving detection accuracy of cultural heritage pests based on mathematical models and nondestructive evaluation methods

Research Project

Project/Area Number	22K13244
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 03060:Cultural assets study-related
Research Institution	Kyushu National Museum
Principal Investigator	渡辺祐基独立行政法人国立文化財機構九州国立博物館, 学芸部博物館科学課, 研究員 (20825583)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000) Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	ニュウハクシミ / ケブトヒラタキクイムシ / 生活史 / アコースティック・エミッション / 文化財害虫 / 総合的有害生物管理（IPM） / 個体群動態 / 非破壊評価 / 博物館
Outline of Research at the Start	文化財を管理する博物館等においては、総合的有害生物管理（IPM）によって害虫被害を予防することが求められる。しかし、文化財害虫の発見に通常使用されるトラップ調査や目視点検のみでは、展示・収蔵エリア内の害虫生息個体数の実数を正確に把握することや、文化財内部で被害を及ぼしている害虫を検出することが困難である。本研究では、博物館や文化財における害虫の検出精度を向上し、文化財IPMの効果を増強することを目指す。そのために、文化財害虫の食害および行動の数理モデルに基づき、トラップ捕獲数から個体数を推定する手法を確立すること、ならびに文化財内部の害虫の非破壊検出手法を開発することを目的とする。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、博物館や文化財における害虫の検出精度の向上を目指し、トラップ捕獲数から生息個体数を推定する手法を検討すること、ならびに文化財内部の害虫の非破壊検出手法を開発することを目的とする。本年度は、前者の目的を達成するために必要な、ニュウハクシミの基礎的な生態の解明、ならびに後者の手法開発の一環として、木製民芸品の害虫検出へのアコースティック・エミッション（AE）の適用可能性を検討した。ニュウハクシミについては、卵から成熟するまでの成長過程を観察し、卵が約2ヶ月で孵化すること、2齢幼虫から摂食を開始すること、孵化から約1年で成熟して産卵可能となることなどを明らかにした。また、本種の繁殖について、産卵は春から秋ににかけて行われること、1頭の雌は年に複数回産卵できること、および本種が単為生殖を行う可能性があることが示された。また、木材害虫の1種であるケブトヒラタキクイムシの食害が発生した木製民芸品に対しAEモニタリングを適用した。併せて、同民芸品内部の虫の分布をＸ線CT撮影によって特定し、AEモニタリングによる木材害虫の非破壊検出の有効性を検討した。その結果、本種の食害活動に由来すると考えられるAE波を検出でき、センサから概ね半径30～40 mm以内に虫が存在する場合にAEモニタリングにより検出可能であったと考えられた。上記の他、木材害虫の1種オオナガシバンムシ幼虫の木材内部における行動のX線CTによる観察や、ビデオカメラによるニュウハクシミの行動解析手法の検討を行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度は、ニュウハクシミの基礎的な生態の解明ならびに木製民芸品の害虫検出へのAE法の適用可能性を検討し、文化財害虫の検出精度向上のために必要な知見を基礎・応用の両側面から得ることができた。前者の成果は国際誌に投稿中の段階にあり、後者については和文論文として受理された。また、オオナガシバンムシ幼虫の成長過程のX線CTによる観察やビデオカメラによるニュウハクシミの行動解析手法の検討についても、次年度に学会発表等で公表する準備を整えることができた。したがって、おおむね計画通りに研究を進めることができた。
Strategy for Future Research Activity	次年度も、文化財害虫の基礎的な生態解明、ならびにトラップ捕獲数から生息個体数を推定する手法の検討を行う。前者では、本年度に引き続き、オオナガシバンムシの成長、蛹化、羽化のX線CTによる観察を継続し、論文として投稿する準備を行う。後者では、主に二通りの実験に取り組む。すなわち、本年度に引き続きニュウハクシミ等の文化財害虫の歩行・移動パターンの解析を行うとともに、文化財害虫の生息個体数とトラップ捕獲数の関係を調べるための実地試験を行う予定である。